某校車車身骨架應(yīng)力應(yīng)變分析與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、這些年來(lái)，安全、節(jié)能和環(huán)保依舊是汽車產(chǎn)業(yè)急需解決的主要問(wèn)題，對(duì)車身骨架進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析和輕量化設(shè)計(jì)是當(dāng)前汽車研究的主要方向。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，校車越來(lái)越成為城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)學(xué)生上學(xué)的主要交通工具，并且未來(lái)市場(chǎng)十分廣闊。然而交通事故的逐年增加為我們敲響了孩子們用生命作為代價(jià)的警鐘:解決校車的安全問(wèn)題迫在眉睫。為此，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)、工業(yè)和信息化部采取行動(dòng)，組織全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)在“安全第一、符合國(guó)情”的原則基礎(chǔ)上，并且在多次廣泛征求

2、社會(huì)各界意見(jiàn)后修訂了專用校車安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，新標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)大中型專用校車的車身骨架結(jié)構(gòu)提出了更高的強(qiáng)度要求。
　　本文根據(jù)國(guó)家《專用校車安全技術(shù)條件》相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，采用有限元法對(duì)整車骨架的靜力學(xué)特性和模態(tài)特性求解分析，而且在對(duì)校車的整車骨架做出靜力學(xué)特性分析后運(yùn)用尺寸優(yōu)化方法對(duì)應(yīng)力較小桿件截面進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)。取現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)某款大型半承載式校車作為優(yōu)化分析對(duì)象，通過(guò)達(dá)索公司旗下的CATIA軟件將整車骨架幾何三維模型創(chuàng)立，并且將CATIA三維

3、幾何體以STEP格式輸入Hyperworks軟件中，通過(guò)Hypermesh軟件進(jìn)行前處理建立校車整車車體骨架的二維殼單元有限元模型，依據(jù)現(xiàn)實(shí)工況對(duì)有限元模型設(shè)置約束并且施加具體載荷。針對(duì)校車正常運(yùn)行過(guò)程中滿載狀態(tài)下的最常見(jiàn)五種工況進(jìn)行了仿真分析，研究了校車在這五種工況下車體骨架的應(yīng)力分布和變形情況。設(shè)計(jì)了基于電算電測(cè)技術(shù)的校車實(shí)車靜力學(xué)強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析了車身骨架的應(yīng)力應(yīng)變情況，驗(yàn)證了該校車車體骨架有限元模型的準(zhǔn)確性和說(shuō)明了

4、后續(xù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的可行性。
　　在以上工作的基礎(chǔ)上，運(yùn)用尺寸優(yōu)化技術(shù)對(duì)應(yīng)力較小車身的頂圍骨架和左右側(cè)圍的局部骨架桿件進(jìn)行尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)，在滿載彎曲及滿載扭轉(zhuǎn)兩種極限工況下采用有限元法對(duì)尺寸優(yōu)化后模型進(jìn)行分析。通過(guò)與優(yōu)化前模型分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)輕量化后的新校車車身相對(duì)原車身質(zhì)量減少了69.73Kg，車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與優(yōu)化前基本保持一直，結(jié)構(gòu)剛度較優(yōu)化前小幅度增加，達(dá)到既定的優(yōu)化目的，取得了較好的輕量化效果，說(shuō)明了此次優(yōu)化設(shè)計(jì)方案取得了預(yù)期